JP5303065B2 - 電力用遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、電力用遮断器に関し、特に、接離自在な固定電極と可動電極との主接点を可動方向に押し当てて接触する真空遮断器（Ｖａｃｕｕｍ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｒｅａｋｅｒ：ＶＣＢ）等の電力用遮断器に関するものである。

従来の電力用遮断器では、例えば真空遮断器（ＶＣＢ）等のように固定電極と可動電極とを突合せ構造にしたものがある。このような遮断器では、両電極の主接点を突合せて接触させ、通電性能を有している。

突合せ構造であるため、閉極時には閉極速度により両電極が衝突し、接点の反跳（チャタリング、Ｃｈａｔｔｅｒｉｎｇ）を発生させる場合がある。

特許文献１では、この反跳（チャタリング）を抑制するために真空バルブ（Ｖａｃｕｕｍ Ｓｗｉｔｃｈ Ｔｕｂｅｓ：ＶＳＴ）の固定端子側に「斜面を持つ部材」を設け、この斜面に「ばねにより押し付けられたもう一組の斜面を持つ部材」を摺動可能に設けた構成としている。

この構成により、真空遮断器（ＶＣＢ）投入時の可動側接点の有する運動エネルギーを両者間の摩擦エネルギーに変えて消失させることにより、反跳（チャタリング）を抑制するようにしている。

特開２００６−２６９２０２号公報（００１５段、図３）

しかしながら、従来の電力用遮断器では、上記のように複雑な構成で部品数が多く、両斜面部材の整合調整に時間が掛かるので、部品コスト・組立コストが高価であるという問題点があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、構成部品数を増やすことなく閉路動作時の衝撃による反跳（チャタリング）を防止する、小型で安価な電力用遮断器を提供することを目的とする。

本発明に係る電力用遮断器は、固定電極及びこの固定電極に接離自在に設けられる可動電極とからなるスイッチ部と、可動電極から延出する可動軸と、可動軸を駆動してスイッチ部を開閉する操作機構と、スイッチ部及び可動軸を内部に保持するフレームと、可動電極の駆動方向で、フレームに固定される固定電極の可動電極との接離する面との反対面の側に、中心軸方向に重ねた状態で互いに対応する位置に設けられる傾斜面もしくは曲面で接する２以上のリング状部材からなる反跳抑制部を配設し、閉路動作時の固定電極と可動電極の衝突により生じる力を反跳抑制部で圧縮力として捕える微動機構部とを備えるものである。

本発明によれば、微動機構部は、重なり部分に各々対応する傾斜形状または曲面形状を設けたリング状部材を複数重ねてなる反跳抑制部を有し、閉路動作時の衝撃を圧縮力として捕えることで、リング状部材の径方向への伸縮によるばね性と傾斜面の摩擦力により衝突により発生する運動エネルギーを吸収することができ、単純な構成により小型で安価に反跳を抑制することができる。

本発明に係る電力用遮断器の実施の形態におけるガス絶縁開閉装置の全体構成を示す縦断面図である。 本発明に係る電力用遮断器の実施の形態における遮断器の構成を示す側断面図である。 本発明に係る電力用遮断器の実施の形態における微動機構部の構成を示す側断面拡大図である。 本発明に係る電力用遮断器の実施の形態における微動機構部の動作を説明する側断面拡大図である。 本発明に係る電力用遮断器の実施の形態におけるリング状部材の構成を示す図である。 本発明に係る電力用遮断器の実施の形態におけるリング状部材の構成を示す図である。 本発明に係る電力用遮断器の実施の形態におけるリング状部材の動作の一例を示す図である。 本発明に係る電力用遮断器の実施の形態におけるリング状部材の他の構成を示す断面図である。 本発明に係る電力用遮断器の実施の形態におけるリング状部材の他の構成を示す断面図である。 本発明に係る電力用遮断器の実施の形態におけるリング状部材の他の構成を示す断面図である。 本発明に係る電力用遮断器の実施の形態におけるリング状部材の他の構成を示す断面図である。 本発明に係る電力用遮断器の実施の形態におけるリング状部材の他の構成を示す断面図である。

以下、本発明に係る電力用遮断器の各種実施の形態について、図面に基づいて説明する。
実施の形態
図１は、本発明の実施の形態での電力用遮断器を適用したガス絶縁開閉装置の全体構成を示す断面構成図である。

図１に示すように、ガス絶縁開閉装置（スイッチギヤ）２００の主回路は、ケーブル６、電流検出器７、ケーブルブッシング４、接続部材１０、電力用遮断器としての遮断器１００、受電断路/接地開閉器１１、接続部材９、母線ブッシング３、母線１２で構成される。

図１において、架台１上には、ＳＦ６ガス等の絶縁性ガスが封入された遮断器タンク２が支持されている。遮断器タンク２の上部端板部２ａには、三相の母線ブッシング３が設けられ、母線ブッシング３には、母線１２が各々接続されている。

遮断器タンク２の下部側板部２ｂには、ケーブルブッシング４が設けられ、ケーブルブッシング４には、ベース５に配置される三相のケーブル６が電流検出器７を介して各々接続されている。

遮断器タンク２内には、母線１２とケーブル６との間を電気的に接続・遮断する遮断器１００が３つ並列して収納されている。遮断器１００は、取付板１３に固定された絶縁フレーム１０１と、絶縁フレーム１０１内に保持された遮断器消弧室である真空バルブ１２０とを有している。

また、遮断器タンク２内には、遮断器１００と母線１２との間を電気的に接続・断路する受電断路/接地開閉器１１が３つ並列して収納されている。

遮断器１００は、真空バルブ１２０の可動電極側から受電断路/接地開閉器１１の一端に各々接続されている。受電断路/接地開閉器１１の他端は、接続部材９を介して母線ブッシング３に各々接続されている。

また、遮断器１００は、真空バルブ１２０の固定電極側から接続部材１０を介してケーブルブッシング４に各々接続されている。

なお、筐体１４内には、遮断器操作機構１５、断路器操作機構１６及び制御ユニット（図示せず）が収納されている。遮断器操作機構１５及び断路器操作機構１６は、取付板１３に取り付けられ支持されている。

図２は、本発明の実施の形態での遮断器１００の真空バルブ１２０周辺の構成を示す拡大側断面図である。図２において、真空バルブ１２０は、固定電極１２１と、可動電極１２２と、スイッチ部としての固定電極１２１及び可動電極１２２を覆う真空スイッチ部１２３と、可動電極１２２を駆動し固定電極１２１と接触・隔離操作するための可動軸としての操作棒導体１２４とからなる。

真空バルブ１２０は、固定電極１２１側を支持導体１０３に固定する。支持導体１０３は、可動電極１２２の可動方向で真空バルブ１２０が固定されている面とは反対側の面に、微動機構部１３０を備える。

微動機構部１３０は、閉極動作時に、可動電極１２２が固定電極１２１に接触衝突により発生する運動エネルギーを吸収するように設けられる。

真空バルブ１２０は、固定電極１２１が支持導体１０３を介して接続部材１０に、可動電極１２２が可撓導体である可動側回路導体１０４を介して受電断路/接地開閉器１１に各々接続され、電路の開極、閉極動作を行う。

図３及び図４は、本発明の実施の形態での遮断器１００に備える微動機構部１３０の構成を示す拡大側断面図である。図３は開極している状態を示し、図４は閉極動作した直後の状態を示す。

図３において、微動機構部１３０は、形状の異なるリング状部材を交互に複数重ねてなる反跳抑制部１４０を有する。反跳抑制部１４０は、リング状部材の重なり部分に各々傾斜形状を有し、軸方向（Ａ方向）からの圧縮力に対して径方向への伸縮によるばね性と傾斜面の摩擦力により、衝突により発生する運動エネルギーを吸収するが、詳細は後述する。

反跳抑制部１４０は、支持導体１０３にボルト１３１で固定した下部ストッパ金具１３２に載置した状態で、上方から上部ストッパ金具１３３により覆われ、下部ストッパ金具１３２と上部ストッパ金具１３３とで挟持されている。

上部ストッパ金具１３３は、ガイドチューブ１３４を挟んで、絶縁フレーム１０１に埋め込まれた埋金１０２にボルト１３５を用いて固定されている。支持導体１０３は、支持導体１０３に設けられている穴１０３ａがガイドチューブ１３４に沿って上方（Ａ方向）へ摺動可能に設けられている。

支持導体１０３の摺動に伴って、支持導体１０３に固定されている下部ストッパ金具１３２、真空スィッチ管１２３、及び固定電極１２１も、上方向（Ａ方向）に移動可能に設けられ、径方向への移動は抑制される。

図５に、本発明の実施の形態での遮断器１００の反跳抑制部１４０に用いるリング状部材１４１−１、１４１−２、図６に、リング状部材１４２−１の構成を示す。図５及び図６において、それぞれ（ａ）は上面図、（ｂ）は側断面図、（ｃ）は斜視図である。

リング状部材１４１−１とリング状部材１４１−２は同形状であり、図５に示すように、断面において内周面側の凸部が略三角形状で、軸方向に上下対象の傾斜面１４１−１ａ、１４１−１ｂ、及び傾斜面１４１−２ａ、１４１−２ｂを有する。

リング状部材１４２−１は、リング状部材１４１−１、１４１−２と外周形状が異なり、リング状部材１４１−１とリング状部材１４１−２とで挟んで重ねられる。

リング状部材１４２−１は、図６に示すように、断面において外周面側の凸部が略三角形状で、軸方向に上下対象の傾斜面１４２−１ａ及び傾斜面１４２−１ｂを有する。

リング状部材１４２−１は、挟んで重ねられるリング状部材１４１−１とリング状部材１４１−２の傾斜面１４１−１ａ、１４１−１ｂ、及び傾斜面１４１−２ａ、１４１−２ｂに対応するように、傾斜面１４２−１ａ及び傾斜面１４２−１ｂが設けられる。

また、リング状部材１４２−１は、挟んで重ねられるリング状部材１４１−１とリング状部材１４１−２との間が軸方向からの圧縮力に対して十分にばね性を発揮できる距離をもつようにリング状部材１４２−１の外径が決められる。

反跳抑制部１４０のばね性は、リング状部材１４１−１、１４２−１、１４１−２の高さ、径の大きさ、断面の肉厚、傾斜面の角度や材質等によって制御される。また、反跳抑制部１４０の摩擦力は、リング状部材１４１−１、１４２−１、１４１−２の材質、傾斜面の表面状態等によって制御される。

なお、本実施の形態では、反跳抑制部１４０はリング状部材を３個から構成するものとしたが、これに限定されるものではない。この場合、リング状部材の個数を変えることにより、ばね性を制御することもできる。

また、リング状部材の材料は、焼き入れした鋼で表面研磨もしくは硬質クロムメッキ処理を施したものが望ましいが、これに限定されるものではない。また、重ねられる部分を傾斜面としたが、曲面としてもよい。

次に、本発明の実施の形態における遮断器１００の反跳抑制部１４０の動作について、図３及び図４を用いて説明する。まず、図３に示す開路状態から電路を閉じる動作が開始すると、可動電極１２２は、瞬時にＡ方向に押上げられ、固定電極１２１と衝突して接触する。

可動電極１２２が固定電極１２１に衝突すると、衝撃が真空スィッチ管１２３及び支持導体１０３を介して反跳抑制部１４０に伝わり、反跳抑制部１４０は、その衝撃エネルギーを運動エネルギーとして吸収する。

即ち、図４に示すように、支持導体１０３は、下部ストッパ金具１３２と上部ストッパ金具１３３とで挟持されるリング状部材１４１−１、１４２−１、１４１−２をＡ方向に圧縮しながら、ばね性及び摩擦力に抗してガイドチューブ１３４に沿ってＡ方向へ摺動する。

Ａ方向から圧縮されると、リング状部材１４１−１、１４１−２は、リング状部材１４２−１の傾斜面１４２−１ａ、１４２−１ｂがくさび式に挿入されて半径方向に拡げられ、リング状部材１４２−１は、それぞれ対応するリング状部材１４１−１、１４１−２の傾斜面１４１−１ａ、１４１−２ｂにより内径方向に縮められる。

拡げられたリング状部材１４１−１、１４１−２の縮まろうとする力と、縮められたリング状部材１４２−１の拡がろうとする力とにより、反跳抑制部１４０は、ばね性を発揮する。

このように、反跳抑制部１４０は、リング状部材１４１−１、１４２−１、１４１−２自体のばね性と傾斜面での摩擦力によって、可動電極１２２が固定電極１２１に衝突したときの運動エネルギーを摩擦によるエネルギー吸収によって消費することで反跳動作の発生時間を減少させることができる。

また、反跳抑制部１４０は、閉極時に真空バルブ１２０が径方向に傾いて動いたとしてもそれと同じ方向に、リング状部材が追従することで反跳動作を発揮できる。反跳抑制部１４０は、重ね合わせるリング状部材が多いほど追従性が向上する。

図７は、１５個のリング状部材を重ね合わせた場合の追従状態にある反跳抑制部の側面図である。真空バルブ１２０が径方向に傾いて動いた場合、交互に重ねられたリング状部材１４１−１、１４１−２・・１４１−８及びリング状部材１４２−１、１４２−２・・１４２−７は、図７に示すように、追従する。

以上のように、本実施の形態では、微動機構部１３０は、中心軸方向に重ねた状態で互いに対応する位置に傾斜面もしくは曲面が設けられたリング状部材１４１−１、１４１−２とリング状部材１４２−１とからなる反跳抑制部１４０を有し、閉極時に可動電極１２２が固定電極１２１に衝突したときに生じる衝撃を圧縮力として捕えるようにしたので、リング状部材の径方向への伸縮によるばね性と接触面での摩擦力によって、衝突したときの運動エネルギーを摩擦によるエネルギー吸収によって消費し、反跳動作の発生時間を減少させることができる。また、単純な構成により小型で安価に反跳を抑制することができる。

さらに、閉極時に真空バルブ１２０が径方向に傾いて動いた場合であっても、リング状部材が追従することで反跳動作を発揮できる。

また、反跳抑制部１４０は、リング状部材１４１−１、１４１−２、１４２−１の高さ、径の大きさ、断面の肉厚、重ねる個数、傾斜面の角度や材質等を選択することにより、容易にばね性を制御することができる。

また、反跳抑制部１４０は、リング状部材１４１−１、１４１−２、１４２−１の材質、傾斜面の表面状態等を選択することにより、容易に摩擦力を制御することができる。

なお、本実施の形態では、リング状部材に、断面において内周面側または外周面側の凸部が略三角形状のものを用いたが、これに限るものではない。例えば、図８は、本発明の実施の形態での他の構成としての、（ａ）リング状部材１５１−１、１５１−２、及び（ｂ）リング状部材１５２−１を示す側断面図である。

図８に示すように、リング状部材１５１−１、１５１−２、１５２−１は、断面において内周面または外周面の凸部が略台形形状であってもよい。この場合も同様の効果を得ることができる。

また、図９は、本発明の実施の形態での他の構成としての、（ａ）リング状部材１６１−１、１６１−２、及び（ｂ）リング状部材１６２−１を示す側断面図である。

図９に示すように、リング状部材１６１−１、１６１−２、１６２−１は、リングの径方向に穴１６１−１ｃ、１６１−２ｃ、１６２−１ｃを設けた構造をしている。この場合、穴１６１−１ｃ、１６１−２ｃ、１６２−１ｃの個数、形状を選択することにより、リングのばね性を制御することができる。

また、図１０は、本発明の実施の形態での他の構成としての、リング状部材１７１−１、１７１−２を示す上面図である。

図１０に示すように、リング状部材１７１−１、１７１−２は、リングの一部分にそれぞれスリット１７１−１ｄ、１７１−２ｄを設けた構造をしている。この場合、スリット１７１−１ｄ、１７１−２ｄの幅を選択することにより、リングのばね性を制御することができる。

なお、リング状部材１７１−１、１７１−２で挟むリング状部材１７２−１(図示せず)にもスリット１７２−１ｄを設けても同様の効果を得ることは言うまでもない。

また、図１１及び図１２は、本発明の実施の形態での他の構成としての、リング状部材１８１−１、１８１−２、及びリング状部材１８２−１を示す。図１１及び図１２において、それぞれ（ａ）は上面図、（ｂ）は側断面図、（ｃ）は斜視図である。

図１１及び図１２に示すように、リング状部材１８１−１、１８１−２、１８２−１は、断面が上下対称の曲面または傾斜面からなる板状部材で構成される。この場合、リング状部材をプレス等の製造方法により容易に低コストで形成することができる。

１５ 遮断器操作機構
１００ 遮断器
１０１ 絶縁フレーム
１２１ 固定電極
１２２ 可動電極
１２４ 操作棒導体
１３０ 微動機構部
１４０ 反跳抑制部
１４１−１、１４１−２ リング状部材
１４１−１ａ、１４１−１ｂ、１４１−２ａ、１４１−２ｂ 傾斜面
１４２−１ リング状部材
１４２−１ａ、１４２−１ｂ 傾斜面

Claims (7)

1. 固定電極及びこの固定電極に接離自在に設けられる可動電極とからなるスイッチ部と、
   前記可動電極から延出する可動軸と、
   前記可動軸を駆動して前記スイッチ部を開閉する操作機構と、
   前記スイッチ部及び前記可動軸を内部に保持するフレームと、
   前記可動電極の駆動方向で、前記フレームに固定される前記固定電極の前記可動電極との前記接離する面との反対面の側に、中心軸方向に重ねた状態で互いに対応する位置に設けられる傾斜面もしくは曲面で接する２以上のリング状部材からなる反跳抑制部を配設し、閉路動作時の前記固定電極と前記可動電極の衝突により生じる力を前記反跳抑制部で圧縮力として捕える微動機構部とを備える電力用遮断器。
2. 反跳抑制部は、断面において内周面側に傾斜面または曲面を有するリング状部材と、外周面に傾斜面または曲面を有するリング状部材とを重ねてなることを特徴とする請求項１に記載の電力用遮断器。
3. リング状部材は、板状部材からなることを特徴とする請求項２に記載の電力用遮断器。
4. リング状部材は、断面において内周面側または外周面側が略三角形状の凸部からなることを特徴とする請求項２に記載の電力用遮断器。
5. リング状部材は、断面において内周面側または外周面側が略台形形状の凸部からなることを特徴とする請求項２に記載の電力用遮断器。
6. リング状部材は、径方向に穴を設けることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の電力用遮断器。
7. リング状部材は、一部分にスリットを設けることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の電力用遮断器。

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